一种充放电异口的锂电池充放电系统的制作方法

1.本发明涉及电池充放电技术领域，尤其涉及一种充放电异口的锂电池充放电系统。


背景技术：

2.现有锂电池包括充放电同口和充放电异口两种。充放电同口是指锂电池的充电入口和放电出口共用。充放电异口是指锂电池的充电入口和放电出口不共用，其中，又包括充电正端共用，但充电负端和放电负端不共用，以及充电负端共用，但充电正端和放电正端不共用。
3.充放电异口的锂电池是成本最优的锂电池方案，但当使用可以同时充放电的type-c对这种锂电池进行充放电时，由于锂电池的充电源和放电负载均通过type-c连接(即充放电通路均通过type-c实现)，导致充电电流会进入锂电池的放电回路中，不符合安规要求。安规要求对于充放电异口的锂电池，不允许充电电流进入电池的放电回路，因为这样将会使充电电流得不到管控。因此，充放电异口锂电池使用type-c充放电时如何防止充电电流进入电池放电回路是当前急需解决的问题。


技术实现要素：

4.本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题，提供一种充放电异口的锂电池充放电系统。
5.为了实现本发明的上述目的，根据本发明的第一个方面，本发明提供了一种充放电异口锂电池接口电路，锂电池的充放电接口包括充放电共用的共用端、以及充放电不共用的充电异端和放电异端，其特征在于：在放电异端上串接有放电二极管，所述放电二极管的导通方向与放电时放电异端上的电流方向相同，具体的：当共用端为电池正端时，充电异端为充电负端，放电异端为放电负端，在放电异端上串接有放电二极管，放电二极管的导通方向与放电时放电异端上的电流方向相同；当共用端为电池负端时，电池负端与地连接，充电异端为充电正端，放电异端为放电正端，在放电正端上串接有放电二极管，放电二极管的导通方向与放电时放电正端上的电流方向相同。
6.为了实现本发明的上述目的，根据本发明的第二个方面，本发明提供了一种充放电异口的锂电池充放电系统，包括：充放电异口的锂电池，所述锂电池的充放电接口上连接有本发明的第一方面所述的充放电异口锂电池接口电路；type-c充放电转换电路，充电时用于转换type-c电源对锂电池进行充电，放电时用于将锂电池输出电源转换处理后输送至type-c接口。
7.上述技术方案：在放电异端设置放电二极管，利用放电二极管的单向导通特性，能够有效阻止充放电异口锂电池使用type-c充电时充电电流进入放电回路问题，符合安规要求；通过在充电异端设置充电二极管，利用充电二极管的单向导通特性能够有效阻止放电电流进入充电回路，使得更安全可靠；设置至少两个充电二极管和至少两个放电二极管，当
单个充电二极管/放电二极管失效时，也能实现阻止充电电流进入放电回路，以及阻止放电电流进入充电回路，提高可靠性。
附图说明
8.图1是本发明实施例1中充放电异口锂电池接口电路的电路示意图；
9.图2是本发明实施例2中充放电异口锂电池接口电路的电路示意图；
10.图3是本发明实施例3中充放电异口的锂电池充放电系统的结构示意图；
11.图4是本发明实施例3中type-c充放电转换电路的第一部分结构示意图；
12.图5是本发明实施例3中type-c充放电转换电路的第二部分结构示意图。
具体实施方式
13.下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
14.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
15.在本发明的描述中，除非另有规定和限定，需要说明的是，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
16.实施例1
17.本实施例公开了一种充放电异口锂电池接口电路，锂电池的充放电接口包括充放电共用的共用端、以及充放电不共用的充电异端和放电异端，具体的，如图1所示，共用端为电池正端b ，充电异端为充电负端c-，放电异端为放电负端b-，在放电异端(放电负端b-)上串接有放电二极管，放电二极管的导通方向与放电时放电异端(放电负端b-)上的电流方向相同。为提高可靠性，优选地，在放电异端b-上串接有至少两个导通方向相同的放电二极管。
18.在本实施例中，如图1所示，具体的，放电负端b-上串接有第一放电二极管d1和第二放电二极管d2，第一放电二极管d1的阴极与第二放电二极管d2的阳极连接，第二放电二极管d2的阴极与放电负端b-连接，第一放电二极管d1的阳极与地连接，第一放电二极管d1的阳极、充电负端c-和放电负端b-均与地连接。当锂电池充电时，电池正端b 输入充电电流，充电负端c-具有流出的电流，该流出的电流与第一放电二极管d1和第二放电二极管d2的导通方向相反，使得充电电流无法进入放电回路。
19.在本实施例中，进一步优选的，为防止放电电流进入充电回路，如图1所示，在充电异端c-上串接有充电二极管，充电二极管的导通方向与充电时充电异端上的电流方向相同。为提高可靠性，进一步优选地，在充电异端c-上串接有至少两个导通方向相同的充电二
极管。具体的，如图1所示，充电负端上串接有第一充电二极管d3和第二充电二极管d4，第一充电二极管d3的阳极与第二充电二极管d4的阴极连接，第二充电二极管d4的阳极与充电负端c-连接，第一充电二极管d3的阴极与地连接。
20.在本实施例中，同样地，在锂电池放电时，电池正端b 输出放电电流，放电负端b-具有流入的电流，该流入的电流与第一充电二极管d3和第二充电二极管d4的导通方向相反，使得放电电流无法进入充电回路。
21.在本实施例中，为提高锂电池的充放电稳定性，滤除干扰，如图1所示，还包括由多个电容并联组成的电容并联网络，电池正端b 与电容并联网络的第一端连接，电容并联网络的第二端与地连接。电容并联网络包括第五电容c5、第六电容c6、第七电容c7、第八电容c8和第九电容c9，第五电容c5的第一端、第六电容c6的第一端、第七电容c7的第一端、第八电容c8的第一端和第九电容c9的第一端与电池正端b 连接，第五电容c5的第二端、第六电容c6的第二端、第七电容c7的第二端、第八电容c8的第二端和第九电容c9的第二端与地、第一放电二极管d1的阳极和第一充电二极管d3的阴极连接。
22.实施例2
23.本实施例公开了一种充放电异口锂电池接口电路，锂电池的充放电接口包括充放电共用的共用端、以及充放电不共用的充电异端和放电异端，如图2所示，共用端为电池负端b-/c-，电池负端b-/c-与地连接，充电异端为充电正端c ，放电异端为放电正端b 。在放电正端b 上串接有放电二极管，放电二极管的导通方向与放电时放电正端b 上的电流方向相同。放电正端b 和充电正端c 均与type-c充放电输出端(type-c同时充放电)连接，在锂电池充电时，电池负端b-/c-具有输出的电流，充电正端c 具有输入的充电电流，充电电流方向与放电二极管的导通方向相反，因此能够阻止充电电流进入放电回路。
24.在本实施例中，为进一步防止放电电流进入充电回路，优选地，在充电异端(充电正端c )上串接有充电二极管，充电二极管的导通方向与充电时充电异端(充电正端c )上的电流方向相同。
25.在本实施例中，为提高可靠性，进一步优选地，在充电异端(充电正端c )上串接有至少两个导通方向相同的充电二极管；在放电异端(放电正端b )上串接有至少两个导通方向相同的放电二极管。
26.在本实施例中，如图2所示，具体的，放电正端b 上串接有第一放电二极管d3和第二放电二极管d4，第一放电二极管d3的阳极与第二放电二极管d4的阴极连接，第二放电二极管d3的阳极与放电正端b 连接；充电正端c 上串接有第一充电二极管d1和第二充电二极管d2，第一充电二极管d1的阴极与第二充电二极管d2的阳极连接，第二充电二极管d2的阴极与充电正端连接；第一放电二极管d3的阴极与第一充电二极管d1的阳极均与type-c的vbus端直接或间接连接。间接连接时，vbus和放电正端b /充电正端c 之间设置有type-c充放电转换电路。
27.在本实施例中，为提高锂电池的充放电稳定性，滤除干扰，如图2所示，还包括由多个电容并联组成的电容并联网络，电容并联网络的第一端分别与第一放电二极管d3的阴极和第一充电二极管d1的阳极连接，电容并联网络的第二端分别与地和电池负端b-/c-连接。
28.在本实施例中，电容并联网络包括第五电容c5、第六电容c6、第七电容c7、第八电容c8和第九电容c9，第五电容c5的第一端、第六电容c6的第一端、第七电容c7的第一端、第
八电容c8的第一端和第九电容c9的第一端与电池负端b-/c-连接，第五电容c5的第二端、第六电容c6的第二端、第七电容c7的第一端、第八电容c8的第二端和第九电容c9的第二端与地、第一放电二极管d1的阳极和第一充电二极管d3的阴极连接。
29.实施例3
30.本实施例公开了一种充放电异口的锂电池充放电系统，如图3所示，包括：充放电异口的锂电池，锂电池的充放电接口上连接有实施例2或实施例1提供的充放电异口锂电池接口电路；type-c充放电转换电路，充电时用于转换type-c电源对锂电池进行充电，放电时用于将锂电池输出电源转换后输送至type-c接口。
31.在本实施例中，锂电池的充放电接口包括充放电共用的共用端、以及充放电不共用的充电异端和放电异端，所述充放电异口锂电池接口电路为在放电异端上串接有放电二极管，所述放电二极管的导通方向与放电时放电异端上的电流方向相同，具体的：
32.当共用端为电池正端时，充电异端为充电负端，放电异端为放电负端，在放电异端上串接有放电二极管，放电二极管的导通方向与放电时放电异端上的电流方向相同；
33.当共用端为电池负端时，电池负端与地连接，充电异端为充电正端，放电异端为放电正端，在放电正端上串接有放电二极管，放电二极管的导通方向与放电时放电正端上的电流方向相同。
34.在本实施例中，type-c充放电转换电路包括type-c接口、主控模块和充电控制模块；type-c接口用于与外部type-c插头连接，如具有type-c插头的适配器/充电器，具有type-c插头的移动终端等设备；主控模块的第一通信端与type-c接口连接，主控模块的第二通信端与充电控制模块的通信端连接；如图4和图5所示，第一通信端优选但不限于uart串口连接端，第二通信端优选但不限于为i2c串口连接端。充电控制模块用于控制锂电池的充放电，优选但不限于包括充电电流或放电电流设置，充电时间设置等。
35.在本实施例中，如图4所示，主控模块优选但不限于包括主芯片及其外围电路。主芯片为具有type-c通信协议的芯片，优选但不限于为sc2001。如图5所示，充电控制模块包括充电控制芯片以及h桥功率变换电路，h桥功率变换电路设于锂电池充放电通路上，充电控制芯片控制h桥功率变换电路的四个功率管导通或断开，充电控制芯片与主控模块连接通信。充电控制芯片优选但不限于为带有升降压控制的芯片，如sc8812，具体连接电路可参考该芯片的数据手册，在此不再赘述。
36.在本实施例中，如图5所示，type-c接口的vbus管脚通过h桥功率变换电路和限流电阻r3与电池的充放电端(电池正端b )连接，h桥功率变换电路包括四个功率管q1、q2、q3、q4和功率电感l1，充电控制芯片控制功率管q1、q2、q3、q4的通断以及通断频率实现充电开启或放电开启，以及充放电电流大小管理。
37.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
38.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本
发明的范围由权利要求及其等同物限定。